CN218509463U - 一种非分离式原油管线三相流在线测量装置 - Google Patents

Abstract

一种非分离式原油管线三相流在线测量装置，涉及石油装备领域，解决了在低速近层流的状态下对管道内的三相流量进行有效评估的问题。该装置包括：设置在主管道上的双分支管道，双分支管道包括水平设置的分支管道一和分支管道二；安装在分支管道一中的电子阀门一和电子阀门二；安装在分支管道二中的电子阀门三；安装在分支管道一上的含水率检测模块、液位检测模块和流速检测模块；含水率检测模块、液位检测模块和流速检测模块均与控制及数据处理系统相连。本实用新型利用电容极板与超声传感器相结合的方式，实现了非分离式实时在线无损检测的目的，具有结构简单、体积小、成本低、便于拆卸和安装、无辐射污染、测量安全可靠、适用性强等优点。

Description

一种非分离式原油管线三相流在线测量装置

技术领域

本实用新型涉及石油装备技术领域，具体涉及一种非分离式原油管线三相流在线测量装置。

背景技术

随着对石油的不断开采，油井压力随着原油的开采而不断降低，目前更多时候采用注水增压的方式进行采油。油井内注水使得油井中广泛存在着油、气、水三相，以及因长期注水带来的高含水现象。因此，降低采油成本并制定合理的开采方案就需要对三相的各相流量进行准确计量。

现有技术中，公开号为CN101333925A的中国专利公开了一种《油气水三相在线不分离流量测量系统》，该系统主要包括：三相不分离流量计、现场二次仪表、工控机、计量分离器、油流量计、气体流量计、水流量计、文丘里装置、电导率测量传感器、电容测量传感器、伽玛密度计等部件，其中，伽玛密度计主要由发射装置和接收装置构成，该发射装置由放射源、铅盒、机械快门和不锈钢板构成，该接收装置由接收晶体、光电倍增管和电子放大部件构成；现场二次仪表由流量计算机、电源模块、安全栅、密度计界面卡和接线端子组成。该系统中各部件的作用如下：三相不分离流量计实时计量油气水瞬时流量；现场二次仪表向三相不分离流量计提供电源并采集三相不分离流量计的电信号，计算油气水三相的流量；计量分离器对油气水三相分离；油流量计、气体流量计和水流量计用于对分离后油气水的流量单独计量；文丘里装置测量主管道内流体的流量；电导率测量传感器测量小气泡的气相分率、油气水各相相分率、气体和液体流速；电容测量传感器测量大、小气泡的气相分率、油气水各相相分率、气体和液体流速；伽玛密度计于测量流体密度。由于该系统组成部件较多、结构较复杂，因此在拆卸和安装时较为麻烦，同时该系统中采用了伽玛密度计，该伽玛密度计工作时，通过放射源所产生的γ射线撞击接收晶体，每个γ射线粒子撞击后会产生1个电子，电子经过光电倍增管的高压电场获得能量，加速运动，最终被电子放大部件所捕获，并将电脉冲信号通过计数器记录下接收到的电子数量。由于使用了放射源导致该系统存在辐射污染，测量时存在一定的安全隐患。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种非分离式原油管线三相流在线测量装置，以解决在低速近层流的状态下，对管道内的三相流量进行有效评估的问题。本实用新型的一种非分离式原油管线三相流在线测量装置可为原油在开采和运输中的状态提供可靠依据，具有着广泛的应用前景。

本实用新型为解决技术问题所采用的技术方案如下：

本实用新型的一种非分离式原油管线三相流在线测量装置，包括：控制及数据处理系统，还包括：

设置在主管道上的双分支管道，所述双分支管道包括水平设置的分支管道一和分支管道二；

安装在分支管道一中的电子阀门一和电子阀门二；

安装在分支管道二中的电子阀门三；

安装在分支管道一上的含水率检测模块、液位检测模块和流速检测模块，所述含水率检测模块、液位检测模块和流速检测模块均与控制及数据处理系统相连。

进一步的，所述电子阀门一位于分支管道一入口处，所述电子阀门二位于分支管道一中间段，所述电子阀门一与电子阀门二之间的间距为0.5m～5m；所述电子阀门三位于分支管道二入口处。

进一步的，所述分支管道一和分支管道二为两个相同的圆柱形分支管道；所述分支管道一和分支管道二之间设有空腔；所述分支管道一下端设置有凹槽；所述分支管道一和分支管道二的分支角度γ为5°～10°；所述分支管道一和分支管道二的截面积为主管道截面积的1/2倍～1倍。

进一步的，所述含水率检测模块包括：嵌入在分支管道一中的环形电容极板一和环形电容极板二，以及安装在凹槽内壁上的平行电容极板一和平行电容极板二；所述平行电容极板一和平行电容极板二相互平行设置。

进一步的，所述环形电容极板一和环形电容极板二均为长×宽×厚＝7cm×3cm×1mm的铜制极板；所述平行电容极板一和平行电容极板二均为长×宽＝5cm×0.6cm的铜制极板；所述平行电容极板一和平行电容极板二外层均包裹绝缘材料。

进一步的，所述液位检测模块包括：抽气系统、超声传感器、气压计、超声传感器阀门、出气阀门、进气阀门和圆锥形腔体结构；所述气压计、超声传感器阀门、出气阀门、进气阀门和圆锥形腔体结构均安装在分支管道一上；所述超声传感器安装在圆锥形腔体结构内部上端，所述超声传感器阀门与超声传感器相连通；所述抽气系统的进气端和出气端分别与出气阀门和进气阀门相连，所述电子阀门二位于出气阀门和进气阀门之间。

进一步的，所述气压计与抽气阀门之间的间距大于50cm；所述圆锥形腔体结构的腔体高度大于超声传感器盲区，所述圆锥形腔体结构的腔体高度为5cm～20cm，所述圆锥形腔体结构的锥角为10°～20°，所述圆锥形腔体结构上半径最小为1cm，所述圆锥形腔体结构下半径最大为2.5cm。

进一步的，所述流速检测模块包括：安装在分支管道一下端内部的塑料弹片、定在塑料弹片下表面中心的强磁块和安装在分支管道一下端外部的霍尔传感器；所述塑料弹片两端分别固定在分支管道一底部。

进一步的，所述控制及数据处理系统包括：主控芯片、PCAP04芯片和ADS1115芯片，所述PCAP04芯片和ADS1115芯片分别与主控芯片相连；所述环形电容极板一、环形电容极板二、平行电容极板一、平行电容极板二均与PCAP04芯片相连；所述超声传感器和霍尔传感器分别与ADS1115芯片相连；所述抽气系统、气压计、超声传感器阀门、出气阀门、进气阀门、电子阀门一、电子阀门二、电子阀门三均与主控芯片相连。

进一步的，在主管道前端加装长度为3m的延长输油管，所述延长输油管直径与主管道直径一致。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型的一种非分离式原油管线三相流在线测量装置，用于对生产运输管道线上近层流状态下的三相流(油、气、水)进行检测并计算出液位高度，油、气、水三相的体积占比，各相平均流速、各相流量以及各相总体积。本实用新型利用电容极板与超声传感器相结合的方式，实现了非分离式实时在线无损检测的目的，具有结构简单、体积小、成本低、便于拆卸和安装、无辐射污染、测量安全可靠、适用性强等优点。

附图说明

图1为本实用新型的一种非分离式原油管线三相流在线测量装置的俯视图。

图2为本实用新型的一种非分离式原油管线三相流在线测量装置的俯视图。

图3为液位检测模块和流速检测模块的安装位置示意图。

图4为环形电容极板一、环形电容极板二、平行电容极板一、平行电容极板二的安装位置示意图。

图5为控制及数据处理系统与各模块之间的连接关系示意图。

图6为液位测量示意图。

图7为液位高度与液相截面积之间的关系图。

图8为电容值与不同模型下含水率之间的关系图。

图9为测量周期示意图。

图10为不同含水率和含气率与电容值之间的关系图。

图中，1、双分支管道，2、含水率检测模块，3、液位检测模块，4、流速检测模块，5、控制及数据处理系统，6、抽气系统，7、超声传感器，8、环形电容极板一，9、环形电容极板二，10、平行电容极板一，11、平行电容极板二，12、气压计，13、超声传感器阀门，14、出气阀门，15、进气阀门，16、电子阀门一，17、电子阀门二，18、电子阀门三，19、塑料弹片，20、强磁块，21、霍尔传感器，22、空腔，23、圆锥形腔体结构，24、凹槽。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型做进一步详细描述。

如图1所示，本实用新型的一种非分离式原油管线三相流在线测量装置，主要包括：双分支管道1、含水率检测模块2、液位检测模块3、流速检测模块4和控制及数据处理系统5；含水率检测模块2、液位检测模块3、流速检测模块4均设置在双分支管道1外部，对内部液体不会产生影响；其中，含水率检测模块2、液位检测模块3、流速检测模块4由前至后(液体流动方向)依次设置于双分支管道1外部；含水率检测模块2、液位检测模块3、流速检测模块4均与控制及数据处理系统5相连。

双分支管道1设置在主管道上，双分支管道1包括两个相同的圆柱形分支管道，即分支管道一A和分支管道二B，分支管道一A和分支管道二B水平设置，并且分支管道一A和分支管道二B之间设置有空腔22，分支管道二B和分支管道一A分别位于空腔22左右两侧，分支管道一A下端设置有凹槽24，凹槽24沿着分支管道一A长度方向设置，留出多余容错空间，凹槽24的长度为6cm-8cm，如图3所示；分支管道一A中由前至后(液体流动方向)依次设置有电子阀门一16和电子阀门二17，其中，电子阀门一16位于分支管道一A入口处，电子阀门二17位于分支管道一A中间段，电子阀门一16与电子阀门二17之间的间距为0.5m～5m左右，通过电子阀门一16与电子阀门二17可以在测量时封闭分支管道一A从而进行静态取样测量；分支管道二B中设置有电子阀门三18，其中，电子阀门三18位于分支管道二B入口处。

本实施方式中，双分支管道1具体可采用非金属材料(优选树脂材料，如尼龙或亚克力)制成，但不限于此。

本实施方式中，分支管道一A和分支管道二B的分支角度γ的范围为5°～10°(优选为5°)，以保证液流分路时影响较小。

本实施方式中，分支管道一A和分支管道二B的截面积为主管道截面积的1/2倍～1倍，优选的，主管道直径为10cm、厚度为10mm，分支管道一A和分支管道二B的直径均为6.2cm、厚度均为10mm。

本实施方式中，在主管道前端可加装有延长输油管如金属编织软管，长度可为3m，延长输油管直径应与主管道一致，接口用法兰连接，通过加装延长输油管可以加长原油流进管道的长度，使液体更加平缓，便于分层，提高测量准确性。

含水率检测模块2安装在电子阀门一16后端。含水率检测模块2主要包括：环形电容极板一8、环形电容极板二9、平行电容极板一10和平行电容极板二11；如图2、图3和图4所示，环形电容极板一8和环形电容极板二9嵌入在分支管道一A中，并且环形电容极板一8和环形电容极板二9以凹槽24轴线为中心轴对称设置；平行电容极板一10和平行电容极板二11分别安装在凹槽24两个内壁上，平行电容极板一10和平行电容极板二11相互之间平行设置。

本实施方式中，环形电容极板一8和环形电容极板二9均为长×宽×厚＝7cm×3cm×1mm的铜制极板；平行电容极板一10和平行电容极板二11均为长×宽＝5cm×0.6cm的铜制极板，平行电容极板一10和平行电容极板二11外层均包裹绝缘材料。

液位检测模块3主要包括：抽气系统6、超声传感器7、气压计12、超声传感器阀门13、出气阀门14、进气阀门15和圆锥形腔体结构23；如图1、图2和图3所示，气压计12位于环形电容极板一8和环形电容极板二9后端，气压计12、圆锥形腔体结构23、出气阀门14、进气阀门15由前至后(液体流动方向)依次安装在分支管道一A上，其中，气压计12用于测量分支管道一A内部气压，气压计12与抽气阀门14之间的间距大于50cm，可避免因受伯努利原理影响所导致的气压测量不准的情况；超声传感器阀门13安装在分支管道一A上且超声传感器阀门13位于圆锥形腔体结构23内部下端，同时超声传感器7安装在圆锥形腔体结构23内部上端，超声传感器阀门13与超声传感器7相连通，其中，圆锥形腔体结构23的腔体高度应大于超声传感器7盲区，即圆锥形腔体结构23的腔体高度范围为5cm～20cm(优选7cm)，圆锥形腔体结构23的锥角范围为10°～20°(优选10°)，圆锥形腔体结构23上半径最小为1cm，圆锥形腔体结构23下半径最大为2.5cm；抽气系统6的进气端和出气端分别与出气阀门14和进气阀门15相连，并且电子阀门二17位于出气阀门14和进气阀门15之间。通过抽气系统6、出气阀门14和进气阀门15可以将分支管道一A内部多余气体排出至主管道中，从而使分支管道一A内部气压在测量时维持在一个标准大气压，为液位检测模块3测量提供标准工作条件。

本实施方式中，抽气系统6具体采用BUSCH公司R5RA0100F型号的抽气设备，但不限于此。

本实施方式中，超声传感器7具体采用上海翰西传感器有限公司的CUM18-M1DV型传感器，但不限于此。

流速检测模块4位于进气阀门15后端。流速检测模块4主要包括：塑料弹片19、强磁块20和霍尔传感器21；如图3所示，塑料弹片19为弧形结构，塑料弹片19安装在分支管道一A下端内部，并且塑料弹片19两端分别固定在分支管道一A下端底部，具体为：可在分支管道一A下端底部设计两个狭缝，使塑料弹片19两端卡在狭缝里，最后涂抹胶水即可；强磁块20固定在塑料弹片19下表面中心；霍尔传感器21安装在分支管道一A下端外部。

如图5所示，控制及数据处理系统5主要包括：主控芯片、PCAP04芯片和ADS1115芯片，PCAP04芯片和ADS1115芯片分别与主控芯片相连；环形电容极板一8、环形电容极板二9、平行电容极板一10、平行电容极板二11、抽气系统6、超声传感器7、气压计12、超声传感器阀门13、出气阀门14、进气阀门15、电子阀门一16、电子阀门二17、电子阀门三18、霍尔传感器21均与控制及数据处理系统5相连，具体为：环形电容极板一8、环形电容极板二9、平行电容极板一10、平行电容极板二11均与PCAP04芯片相连，通过PCAP04芯片采集环形电容极板一8、环形电容极板二9、平行电容极板一10、平行电容极板二11所测得的电容值并传输给主控芯片；超声传感器7和霍尔传感器21分别与ADS1115芯片相连，通过ADS1115芯片采集超声传感器7和霍尔传感器21所测量的结果并传输给主控芯片；抽气系统6、气压计12、超声传感器阀门13、出气阀门14、进气阀门15、电子阀门一16、电子阀门二17、电子阀门三18均与主控芯片相连；通过主控芯片控制抽气系统6、气压计12、超声传感器阀门13、出气阀门14、进气阀门15、电子阀门一16、电子阀门二17、电子阀门三18工作。

本实施方式中，控制及数据处理系统5主要以STM32H750VBT6为主控芯片实现整机控制。

利用本实用新型的一种非分离式原油管线三相流在线测量装置所实现的一种非分离式原油管线三相流在线测量方法，具体包括以下步骤：

步骤一、当液体缓慢流过双分支管道1时，由于超声传感器对工作环境的气压要求较高，所以在超声传感器7开始测量之前需要先关闭电子阀门一16和电子阀门二17，打开电子阀门三18，静置。

步骤二、打开出气阀门14和进气阀门15，连接抽气系统6，利用抽气系统6将多余气体排至测量区域外侧(进气阀门15之后的区域)，读取气压计12所测得的气压值，当气压值为一个标准大气压时(为超声传感器7提供标准工作气压条件)，关闭出气阀门14和进气阀门15，然后打开超声传感器7和超声传感器阀门13，通过主控芯片控制超声传感器7开始工作，运用超声探测法进行液位测量，通过ADS1115芯片采集超声传感器7所输出的数据，并传输给主控芯片，根据超声传感器7输出的电压值与液位的对应关系，最终计算出液面到管道下部内壁的距离即当前液位高度H，如图6所示，气、油、水三相由上至下依次分散在分支管道一A中。

步骤三、打开含水率检测模块2，通过PCAP04芯片的两个通道分别对环形电容极板一8和环形电容极板二9、平行电容极板一10和平行电容极板二11进行电容值测量，并将所测得的电容值传输给主控芯片，计算出油、气、水三相的体积占比。

具体计算过程如下：

首先利用液位高度H并根据公式1可计算出液相的截面积：

式中，r为分支管道一A的内半径，计算结果如图7所示，随着液位高度的增加，液相的截面积也随之增加，液位高度与截面积为一一对应的关系，进而计算出气体的截面积：

S_g＝S_管-S_l (2)

式中，S_g为气体的截面积，S_管为分支管道一A的截面积，S_l为液相的截面积，由此可得出气相的体积占比

同时利用含水率检测模块2所测得的电容值，结合图8的电容值与不同模型下含水率之间的函数关系来确定水相的体积占比α_i，其中，α_i+α_j+α_g＝1，α_i为水相的体积占比，α_j为油相的体积占比，因此可计算得到油相的体积占比α_j。

电容法测量原理：

在测量过程中，平行电容极板一10和平行电容极板二11这对电极板总是会处于整个水相中的状态，因此，将平行电容极板一10和平行电容极板二11这对电极板所测得的电容值作为环形电容极板一8和环形电容极板二9所测得的电容值的参考值。平行电容极板一10和平行电容极板二11所测得的电容值可用下式表示：

式中，C为平行电容极板一10和平行电容极板二11所测得的电容值；ε₀为真空介电常数；ε_r为平行电容极板一10和平行电容极板二11之间的介质相对介电常数；S为平行电容极板一10和平行电容极板二11相互重合的面积；d表示平行电容极板一10和平行电容极板二11之间的距离。如果ε_r、S、d三个变量任意一个发生变化，平行电容极板一10和平行电容极板二11所测得的电容值将会随之变化。当平行电容极板一10和平行电容极板二11的形状尺寸确定后，其电容值只与平行电容极板一10和平行电容极板二11之间的介质相对介电常数成正比。由于水的相对介电常数随温度变化非常明显，因此，本实用新型利用平行电容极板一10和平行电容极板二11所测得的电容值作为参考电容值与环形电容极板一8和环形电容极板二9所测得的电容值作比较，将温度项抵消掉，无论温度如何变化，对它们的影响都是一致的，因此，这四个电容极板的结构设置消除了温度对电容值检测的影响。

由于油水介电常数差异较大，因此，当液相即油水混合物从环形电容极板一8和环形电容极板二9中间流过时，由于不同比例的含水原油介电常数不同，电容值也随之变化，当环形电容极板一8和环形电容极板二9的尺寸大小确定后，其电容值只与介质的介电常数成正比。环形电容极板一8和环形电容极板二9所测得的电容值与不同含水率和含气率的关系如图10所示，由于水的介电常数远大于油气的介电常数，因此，环形电容极板一8和环形电容极板二9所测得的电容值大小主要取决含水率。由于油水混合的状态不同，整体的极化也是不均匀的，因此需要针对两相流(油水)的多种状态进行分析。

(1)当油水处于层流状态时，当对两相流(油水)施加平行于其表面的极化电场时，油相介质和水相介质相对于极化场是一种并联状态，则此时介电常数为：

并联模型：ε＝mε_w+(1-m)ε_o

(2)当对两相流(油水)施加垂直于其表面的极化电场时，油相介质和水相介质相对于极化场是一种串联状态，则此时介电常数为：

指数模型：

对数模型：lnε＝mlnε_w+(1-m)lnε_o

式中，ε表示油水混合物等效介电常数；m表示油水混合物的含水率；ε_w表示水相介质的相对介电常数；ε_o表示油的相对介电常数；β一般取常数0.5，用来表示两相的分布状态。

Maxwell模型针对连续相和离散相混合的状态为：

式中，ε₁为连续相的介电常数，ε₂为离散相的介电常数，这种Maxwell模型要求离散相颗粒细小，而且要求离散相均匀分散于连续相中。

在理想的准静态层流状态下，依据并联模型即可得到：

C_理论＝C_气+C_油+C_水

式中，C_油、C_气、C_水分别为理想层流状态下的油相、气相、水相的电容值，但实际流动时由于液体的扰动，油相和水相之间会出现油水混合界面，在此油水混合界面上油水融合在一起，即：

C_理论＝C_气+C′_油+C′_水+C_混

式中，C′_油、C′_水、C_混分别为近层流状态下的油相、水相、油水混合相的电容值；

理想层流状态下：C′_油+C′_水+C_混＝C_油+C_水

根据图8可知，在实际情况下并不完全为并联模型，还会存在其他模型。因此，由电容值计算出的并联模型下的含水率比实际情况上的含水率要小，实际情况下的含水率对应的电容值为：

C_实际＝C_气+C′_油+C′_水+C′_混+ΔC

ΔC＝ωC_实际

ΔC远小于C_实际，比值ω远小于1，所以：

比值ω为经验值，可通过在生产线上长时间累积得到，主要是根据流速大小来确定，流速大时ω值较大，流速小时ω值较小。

步骤四、经过步骤三之后已经确定了油、气、水三相的体积占比，此时，关闭含水率检测模块2和液位检测模块3，打开电子阀门一16和电子阀门二17，同时关闭电子阀门三18，打开流速检测模块4，通过ADS1115芯片采集霍尔传感器21所测量的数据并传输给主控芯片，计算出分支管道一A在工作时间内的各相平均流速、各相流量以及各相总体积，等待下个测量时间的到来。

如图3所示，强磁块20的磁场方向为横向，当有液体流过时，塑料弹片19发生形变，使强磁块20的磁场方向发生变化，因此霍尔传感器21的输出值随之发生变化。随着液体流速的变化，塑料弹片19的形变程度也会有所不同，最终通过霍尔传感器21的输出值反应流速。由于霍尔传感器21的输出值与霍尔传感器21和强磁块20之间的距离有关，因此，为了使霍尔传感器21的输出值与液体流速成线性关系，将霍尔传感器21放置在强磁块20后斜下方，当液体流速最大时，塑料弹片19形变程度最大且距离霍尔传感器21最近，对应的霍尔传感器21的输出值最大。

具体计算过程如下：

按照测量时间(t1)内所得到的三相流体积占比，进行工作时间(t2)内流量的计算：

Q_水＝V_液×S_管×α_i (3)

Q_油＝V_液×S_管×α_j (4)

式中，Q_水为水相流量，Q_油为油相流量，V_液为液相流速，用于表征液相(油、水)平均流速；而气相平均流速V_g由于受到液相流速和管道内气体压强P(气压计12显示的压强)的影响，即：

V_g＝V_g(V_液,P) (5)

其中，V_g随液相流速V_液以及压强P的增加而增大；在粗略计算时，可近似认为气相和液相的流速相等，即V_g≈V_液，可得气相流量Q_气：

Q_气＝V_g×S_g (6)

综上，在一个测量周期内，各相总体积分别：

式中，W_水为一个测量周期内水相的总体积，W_油为一个测量周期内油相的总体积，W_气为一个测量周期内气相的总体积。如图9所示，t1为测量时间，范围为3s～1min，t2为工作时间，工作时间t2可根据实际工作精度和总量的需要进行设置，如可设置为1分钟～几个小时；一个测量周期T＝t1+t2，要求t1＜t2；在t1时间内，完成关阀取样及所有数据的测量，其测量的各相体积占比表征整个测量周期T内的液流状态；最后通过设定时间σ内的测量累积，求得在σ＝nT时原油管线三相流中各相的总产量：

式中，M_水为水相的总产量，M_油为油相的总产量；M_气为气相的总产量。累积计算出原油管线在时间σ(如：小时、日、月及年)内的原油产量，设置合理的时间能够更好地消除波动带来的干扰和误差。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、为特定的方位构造和操作，因而不能理解为对本实用新型保护内容的限制。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种非分离式原油管线三相流在线测量装置，包括：控制及数据处理系统，其特征在于，还包括：

设置在主管道上的双分支管道，所述双分支管道包括水平设置的分支管道一和分支管道二；

安装在分支管道一中的电子阀门一和电子阀门二；

安装在分支管道二中的电子阀门三；

安装在分支管道一上的含水率检测模块、液位检测模块和流速检测模块，所述含水率检测模块、液位检测模块和流速检测模块均与控制及数据处理系统相连。

2.根据权利要求1所述的一种非分离式原油管线三相流在线测量装置，其特征在于，所述电子阀门一位于分支管道一入口处，所述电子阀门二位于分支管道一中间段，所述电子阀门一与电子阀门二之间的间距为0.5m～5m；所述电子阀门三位于分支管道二入口处。

3.根据权利要求1所述的一种非分离式原油管线三相流在线测量装置，其特征在于，所述分支管道一和分支管道二为两个相同的圆柱形分支管道；所述分支管道一和分支管道二之间设有空腔；所述分支管道一下端设置有凹槽；所述分支管道一和分支管道二的分支角度γ为5°～10°；所述分支管道一和分支管道二的截面积为主管道截面积的1/2倍～1倍。

4.根据权利要求3所述的一种非分离式原油管线三相流在线测量装置，其特征在于，所述含水率检测模块包括：嵌入在分支管道一中的环形电容极板一和环形电容极板二，以及安装在凹槽内壁上的平行电容极板一和平行电容极板二；所述平行电容极板一和平行电容极板二相互平行设置。

5.根据权利要求4所述的一种非分离式原油管线三相流在线测量装置，其特征在于，所述环形电容极板一和环形电容极板二均为长×宽×厚＝7cm×3cm×1mm的铜制极板；所述平行电容极板一和平行电容极板二均为长×宽＝5cm×0.6cm的铜制极板；所述平行电容极板一和平行电容极板二外层均包裹绝缘材料。

6.根据权利要求4所述的一种非分离式原油管线三相流在线测量装置，其特征在于，所述液位检测模块包括：抽气系统、超声传感器、气压计、超声传感器阀门、出气阀门、进气阀门和圆锥形腔体结构；所述气压计、超声传感器阀门、出气阀门、进气阀门和圆锥形腔体结构均安装在分支管道一上；所述超声传感器安装在圆锥形腔体结构内部上端，所述超声传感器阀门与超声传感器相连通；所述抽气系统的进气端和出气端分别与出气阀门和进气阀门相连，所述电子阀门二位于出气阀门和进气阀门之间。

7.根据权利要求6所述的一种非分离式原油管线三相流在线测量装置，其特征在于，所述气压计与抽气阀门之间的间距大于50cm；所述圆锥形腔体结构的腔体高度大于超声传感器盲区，所述圆锥形腔体结构的腔体高度为5cm～20cm，所述圆锥形腔体结构的锥角为10°～20°，所述圆锥形腔体结构上半径最小为1cm，所述圆锥形腔体结构下半径最大为2.5cm。

8.根据权利要求7所述的一种非分离式原油管线三相流在线测量装置，其特征在于，所述流速检测模块包括：安装在分支管道一下端内部的塑料弹片、定在塑料弹片下表面中心的强磁块和安装在分支管道一下端外部的霍尔传感器；所述塑料弹片两端分别固定在分支管道一底部。

9.根据权利要求8所述的一种非分离式原油管线三相流在线测量装置，其特征在于，所述控制及数据处理系统包括：主控芯片、PCAP04芯片和ADS1115芯片，所述PCAP04芯片和ADS1115芯片分别与主控芯片相连；所述环形电容极板一、环形电容极板二、平行电容极板一、平行电容极板二均与PCAP04芯片相连；所述超声传感器和霍尔传感器分别与ADS1115芯片相连；所述抽气系统、气压计、超声传感器阀门、出气阀门、进气阀门、电子阀门一、电子阀门二、电子阀门三均与主控芯片相连。

10.根据权利要求1所述的一种非分离式原油管线三相流在线测量装置，其特征在于，在主管道前端加装长度为3m的延长输油管，所述延长输油管直径与主管道直径一致。

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